布里渊光时域反射(BOTDR)传感系统是一种利用光纤中的自发布里渊散射效应,来实现同时对外界温度和应力变化监测的分布式光纤传感系统。BOTDR传感系统在各个领域具有广泛的应用前景,如:在光纤光缆的制造工程、电力安全领域、交通道路、桥梁、油气管道等大型结构的健康监测之中。在BOTDR传感系统中,后向的布里渊散射信号十分微弱,导致系统噪声对探测结果的影响较大,同时分布式的测量系统,导致采集到的数据量巨大,系统的测量时间过长。在实际的工程应用中,特别是在要求高实时性、高精度的场景中,BOTDR传感系统需要在保证精度的同时减少测量时间。因此如何对BOTDR传感系统中的微弱散射信号进行有效的处理,保证探测精度的同时减小数据处理运算量,成为布里渊分布式光纤传感系统的一个重要研究部分。本文针对BOTDR传感系统在实际工程应用中的高精度、高实时性要求,主要完成系统中的反射信号处理的研究,设计了一整套算法处理方案,该数据处理方案在保证探测精度的同时减少了测量时间。本文所作的工作总结如下:1、介绍了 BOTDR分布式光纤传感系统的理论,分析了布里渊频移(BFS)与光纤外界的温度和应变之间的关系,并设计了一套微波外差扫频检测式BOTDR传感系统。2、分析了布里渊散射信号的特点,结合BOTDR系统高精度、高实时性的要求,对微弱散射信号的数据处理算法进行了分析对比。最终采用叠加平均、Morlet小波变换以及粒子群优化算法(PSO)完成对数据的分析,形成完整的数据处理方案并通过仿真对算法的可行性进行了验证。3、在实验室环境下搭建实验,对实验采集到的数据,利用同步叠加平均消噪方法实现了对微弱信号的有效提取,利用Morlet小波变换对布里渊信号的包络进行有效提取,利用粒子群算法(PSO)估计布里渊散射信号的洛伦兹(Lorentzian)模型中的未知参数。证明了该数据处理方案满足实际工程应用中,对BOTDR系统高精度、高实时性的要求。